[科普中国]-生物质能发电

简介

生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质统称为生物质。生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的转换技术主要包括直接氧化（燃烧）、热化学转换和生物转换。生物质能发电技术是以生物质及其加工转化成的固体、液体、气体为燃料的热力发电技术，其发电机可以根据燃料的不同、温度的高低、功率的大小分别采用煤气发动机、斯特林发动机、燃气轮机和汽轮机等。1

生物质能发电的特点基于生物资源分散、不易收集、能源密度较低等自然特性，生物质能发电与大型发电厂相比，具有如下特点1：

（1）生物能发电的重要配套技术是生物质能的转化技术，且转化设备必须安全可靠、维修保养方便；

（2）利用当地生物资源发电的原料必须具有足够的储存量，以保证持续供应；

（3）所有发电设备的装机容量一般较小，且多为独立运行的方式；

（4）利用当地生物质能资源就地发电、就地利用，不需外运燃料和远距离输电，适用于居住分散、人口稀少、用电负荷较小的农牧区及山区；

（5）生物质发电所用能源为可再生能源，污染小、清洁卫生，有利于环境保护。1

生物质能的发电形式生物质能的发电形式有以下几种。

直接燃烧发电技术生物质直接燃烧发电是一种最简单也最直接的方法，但是由于生物燃料密度较低，其燃料效率和发热量都不如化石燃料，因此通常应用于大量工、农、林业生物废弃物需要处理的场所，并且大多与化石燃料混合或互补燃烧。显热，为了提高热效率，也可以采取各种回热、再热措施和各种联合循环方式。1

目前，在发达国家，生物质燃烧发电占可再生能源（不含水电）发电量的70%。我国生物质发电也具有一定的规模，主要集中在南方地区，许多糖厂利用甘蔗渣发电。例如，广东和广西两省共有小型发电机组300余台，总装机容量800MW，云南省也有一些甘蔗渣发电厂。1

甲醇发电技术甲醇作为发电站燃料，是当前研究开发利用生物能源的重要课题之一。日本专家采用甲醇气化-水蒸气反应产生氢气的工艺流程，开发了以氢气作为燃料燃气轮机带动发电机组发电的技术。甲醇发电的优点除了低污染外，其成本也低于石油发电和天然气发电，因此很具有吸引力。利用甲醛的主要问题是燃烧甲醇时会产生大量的甲醛（比石油燃烧多5倍），一般认为甲醛是致癌物质，且有毒，刺激眼睛，目前对甲醇的开发利用存在分歧，因此应对其危害进一步研究观察。1

城市垃圾发电技术当今世界，城市垃圾的处理是一个非同小可的问题。垃圾焚烧发电最符合垃圾处理的减量化、无害化、资源化原则。此外还有一些其他方式。例如，1992年加拿大建成第一座下水道淤泥处理工厂，把干燥后的淤泥无氧条件下加热到450℃，使50%的淤泥气化，并与水蒸气混合转变成为饱和碳氢化合物，作为燃料供低速发动机、锅炉、电厂使用。1

生物质燃气发电技术生物质燃气发电系统主要由气化炉、冷却过滤装置、煤气发动机、发电机四大主机构成，其工作流程为：首先将生物燃气冷却过滤送入煤气发动机，将燃气的热能转化为机械能，再带动发电机法发电。1

沼气发电技术沼气发电系统分为纯沼气电站和沼气-柴油混烧发电站。按规模沼气发电站可分为50kW以下的小型沼气电站、50~500kW的中型沼气电站和500kW以上的大型沼气电站。沼气发电系统主要由消化池、气水分离器、脱硫化氢及二氧化碳塔（脱硫塔）、储气柜、稳压箱、发电机组（即沼气发动机和沼气发电机）、废热回收装置、控制输配电系统等部分构成。沼气发电系统的工艺流程首先是消化池产生的沼气经气水分离器、脱硫化氢及二氧化碳的塔（脱硫塔）净化后，进入储气柜，再经稳压箱进入沼气发动机驱动沼气发电机发电。发电机所排出的废水和冷却水所携带的废热经热交换器回收，作为消化池料液加温热源或其他热源再加以利用。发电机所产生的电流经控制输配电系统送往用户。1